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出版者:电子工业

作者:[德]JorgSchauffe

出品人:

页数:241

译者:

出版时间:2008-1

价格:38.00元

装帧:

isbn号码:9787121054754

丛书系列:

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《电子设计自动化：从原理到实践》 聚焦前沿，深度解析现代电子系统设计流程 图书简介： 在当今科技飞速发展的时代，电子系统已渗透到我们生活的方方面面，从消费电子到工业控制，再到尖端医疗设备，其核心往往依赖于精密复杂的集成电路（IC）和印刷电路板（PCB）设计。然而，从概念到实物的转化过程，往往充满了技术挑战和管理难题。本书《电子设计自动化：从原理到实践》旨在为读者提供一个全面、系统、深入的视角，剖析支撑现代电子系统开发的 EDA（Electronic Design Automation）工具链及其背后的核心工程原理。 本书并非关注特定领域的软件开发，而是专注于电子硬件系统的设计、验证与制造流程的自动化技术。我们致力于将抽象的算法和复杂的物理约束，转化为工程师可以掌握和运用的实用知识体系。 第一部分：EDA 基础与设计流程概览 本部分为读者构建理解整个电子设计自动化环境的宏观框架。我们将探讨 EDA 行业的发展历程，明确 EDA 在现代硬件工程中的战略地位，并详细介绍从系统级需求定义到最终芯片或板卡制造的完整设计流程，包括前仿真、综合、布局布线和后仿真等关键阶段。 核心内容提炼： 设计流程的阶段划分与交互： 详细描述 RTL（寄存器传输级）设计输入、逻辑综合、形式验证、物理实现及签核（Sign-off）的衔接机制。 硬件描述语言（HDL）的工程应用： 深入 VHDL 和 Verilog（SystemVerilog）在描述并发逻辑和结构连接中的最佳实践，强调代码的可综合性（Synthesizability）原则。 设计约束管理（Timing and Power Constraints）： 讲解如何使用 SDC（Synopsys Design Constraints）或其他约束语言精确定义时序要求、功耗预算和面积目标，以及约束质量对最终实现结果的决定性影响。 第二部分：逻辑综合与功能验证的艺术 现代数字芯片的复杂度已远超人工处理的范畴，逻辑综合是连接“行为描述”与“晶体管级网表”的桥梁。本部分将深入解析综合算法的工作原理，并探讨功能验证的自动化策略。 深度剖析： 逻辑综合的原理与优化： 探讨基于逻辑网络优化的技术，如布尔代数简化、技术映射（Technology Mapping）和时序驱动的逻辑重构。重点分析如何平衡速度（时序）、面积和功耗之间的 trade-off。 形式验证（Formal Verification）： 介绍等价性检查（Equivalence Checking, EC）和属性规范验证（Property Checking, LTL/CTL）在确保设计正确性方面的应用，阐明其如何替代或补充大量的仿真工作。 高层次综合（High-Level Synthesis, HLS）： 探讨如何利用 C/C++ 或 OpenCL 等高级语言描述算法，并自动生成 RTL 代码的流程，这对于加速数据流密集型计算硬件的开发至关重要。 第三部分：物理设计与后端实现技术 物理设计是将逻辑网表转化为实际物理版图（Layout）的过程，这是决定芯片性能、功耗和良率的关键环节。本部分将聚焦于超大规模集成电路（VLSI）后端设计中的各项挑战与解决方案。 关键技术探讨： 布局（Placement）： 分析各种布局算法（如力导向、模拟退火）如何优化模块间距离、最小化线长，并预留出满足时序和功耗要求的空间。重点讨论电源网络（Power Grid）的设计和去耦电容的放置策略。 时钟树综合（Clock Tree Synthesis, CTS）： 详细阐述 CTS 的目标是最小化时钟偏差（Skew）和最大化时钟频率。讲解 H-Tree、Balanced Tree 等结构，及其如何应对工艺角的敏感性。 布线（Routing）与信号完整性（SI）： 探讨二维和多层布线算法（如 Maze Router, Channel Router），以及如何处理关键信号线的串扰（Crosstalk）、电迁移（Electromigration, EM）和反射问题，确保信号质量。 签核流程： 总结后仿真（Post-Layout Simulation）、静态时序分析（Static Timing Analysis, STA）的最终运行和修正，以及物理验证（DRC/LVS）的严格要求，确保设计可以被晶圆厂准确制造。 第四部分：PCB 设计自动化与集成 本书并未止步于芯片内部，而是扩展到系统的物理载体——PCB 的设计自动化。 面向系统集成： PCB 设计流程与堆叠： 介绍从原理图输入、元件封装管理到多层板堆叠设计和阻抗控制的要求。 信号完整性与电源完整性在 PCB 上的应用： 讨论高速信号传输线（如 DDR、PCIe）的匹配与端接技术，以及电源分配网络（PDN）的去耦策略，以应对高频噪声。 DFM/DFA 考虑： 强调设计为了制造（Design for Manufacturability, DFM）和设计为了装配（Design for Assembly, DFA）的原则，确保设计的可生产性与可测试性。 结语： 《电子设计自动化：从原理到实践》力求成为电子工程师、IC 设计师、硬件架构师以及相关领域研究人员案头必备的参考书。通过对 EDA 核心原理和实践操作的深度挖掘，本书旨在提升读者对复杂电子系统设计链条的掌控力，从根本上提高设计效率和最终产品的性能指标。它不是一本关于软件编程接口的手册，而是一本关于如何用自动化工具实现严谨电子物理实现的工程学指南。

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这本书的语言风格非常学术化，几乎每隔几页就会引用最新的研究论文或者国际标准草案，给人一种极为权威的感觉，但同时也带来了一定的阅读门槛。它不是那种用讲故事或幽默方式来讲解复杂概念的书籍。作者在阐述工具链和自动化测试方面的内容时，使用了大量的专业缩写和特定行业的术语，没有一定的工程背景知识作为铺垫，理解起来确实非常吃力。我尝试着去寻找一些关于代码质量保证工具（比如MISRA C规则的强制执行）的实战指导，书中确实提到了这些，但大多是站在“为什么必须用”的角度进行论证，而对于“如何用我们公司特定的静态分析工具来配置和集成到CI/CD流程中”的实操细节，则一带而过。这让我感觉，这本书更像是一本为行业规范提供理论支撑的白皮书，而非一个手把手的“操作指南”。对于那些希望立刻拿起书本就能在自己的开发环境中落地实践的读者来说，可能需要搭配其他更偏向于具体工具集成的文档来阅读，否则容易在理论的海洋中迷失方向。

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这本书的叙事节奏和侧重点，让我感觉像是在跟随一位经验丰富的项目经理进行一次“极限压力测试”。它没有花篇幅去渲染汽车未来有多么智能、多么自动驾驶，而是冷峻地聚焦于“如何确保这辆车现在就能安全、可靠地跑起来”。我过去读过一些关于敏捷开发在硬件项目中应用的理论书籍，但这本书提供了截然不同的视角——在对可靠性要求达到九个九的汽车领域，传统软件工程的“快速迭代”理念是如何被重塑和严格限制的。作者在描述软件生命周期管理时，强调的不是快速交付，而是可追溯性、可测试性以及变更管理的极端苛刻性。特别是关于需求变更对底层驱动和硬件抽象层（HAL）的影响分析，简直是教科书级别的反面教材展示。读起来颇有一种“在刀尖上跳舞”的紧张感，它用大量的案例说明，一个看似微小的软件改动，在集成到整车网络后，可能引发多么灾难性的后果。这迫使我重新审视自己在其他领域习得的“灵活开发”习惯，认识到在安全关键系统中，保守和严谨才是第一生产力。

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这本书的开篇给我的感觉，就像是突然被扔进了一个高速运转的精密机械内部，每一页都充满了对现代汽车电子控制单元（ECU）的深度剖析。我原以为会读到一些偏向于传统汽车机械原理的知识，或者是一些面向初学者的、宏观的软件架构介绍，但事实完全出乎意料。作者显然是一位身经百战的嵌入式系统专家，他毫不留情地深入到了实时操作系统（RTOS）的选择、内存管理策略，以及如何在高资源受限的环境下保证代码的确定性和安全性。书中对AUTOSAR这种行业标准的解读，已经超越了单纯的规范引用，而是结合了大量实际项目中的踩坑经验，特别是关于跨域通信和诊断服务的实现细节，写得极为扎实。我特别欣赏其中对于功能安全（ISO 26262）的论述，不仅仅停留在流程层面，而是具体到软件层面的失效模式分析和冗余设计，这对于任何想在汽车电子领域深耕的工程师来说，都是不可多得的宝贵资料。读完第一部分，我感觉自己对“软件定义汽车”的理解，从一个模糊的概念，具象化成了一堆堆复杂的、需要严谨对待的C/C++代码块和底层硬件交互逻辑。

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我对这本书的架构设计理念印象最为深刻，它彻底颠覆了我对传统分层架构的认知。传统的软件分层通常是“应用层-服务层-驱动层”，但这本书重点强调的是“安全域”和“时间域”的双重隔离。它深入探讨了如何利用Hypervisor或更高性能的芯片架构，实现关键任务与非关键任务的物理或逻辑隔离，以确保即使娱乐信息系统被黑客攻击，底层制动和转向控制的软件依然能不受干扰地运行。书中对“软实时”和“硬实时”任务的调度策略分析，以及如何通过硬件辅助机制来强制执行时间窗口，是我阅读过的资料中最细致的之一。我尤其关注了其中关于OTA（空中下载更新）的安全机制设计部分，它详细阐述了如何保证更新包的完整性、如何设计回滚机制以应对更新失败，以及如何在不影响行车安全的前提下完成系统升级。这本书虽然技术性极强，但其高瞻远瞩的系统级安全思维，真的让人受益匪浅，它让我明白，现代汽车软件工程的核心挑战，已经从“让功能跑起来”上升到了“让功能在极端恶意环境下依然能保持隔离和稳定运行”的层次。

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我原本是想找一本能系统梳理车载信息娱乐系统（IVI）用户界面开发流程的书籍，期望能学到一些关于HMI（人机交互）设计规范和安卓/Linux应用框架的适配技巧。然而，这本书的关注点明显更偏向于车辆的“核心神经系统”，而非“面子工程”。虽然偶尔会提到信息娱乐系统如何与车身控制模块进行信息交换，但那部分内容也只是作为更高层级网络通信（如CAN FD或Ethernet）的一个应用案例，而不是重点。书中大量的篇幅投入在了动力总成控制、底盘控制的软件架构设计上，比如如何处理传感器数据的融合、如何实现冗余刹车系统的软件逻辑互锁等。这些内容，对我目前的工作领域来说，信息量是过载的，甚至可以说有点“跑偏”了。这更像是一本面向高级嵌入式软件架构师或功能安全专家的工具手册，而不是一本面向应用开发者的入门指南。如果期望通过它快速搭建一个漂亮的触摸屏应用，那这本书可能会让你感到极度的失望和困惑，因为它压根儿就不关心你界面长什么样，只关心你的底层控制逻辑是否天衣无缝。

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